3　粒子的波动性ppt课件配套教案内容

光电效应实验设计

一、使用教材

人教版高中《物理》选修3-5

二、

实验器材

自制光电效应实验演示仪、DIS系统、GD-28光电管、发光二极管（蓝、蓝紫、红）

三、实验创新点与改进

（一）创新点

1．将教材的纯理论讲述变为直观实验，回归物理教学的实验本源．

2．利用传感器绘制出I-U图像，通过图像对比让学生得出光电效应中存在饱和电流、遏止电压以及相关规律，同时也为分析最大初动能问题提供了基础。

（二）不足与改进

1．由于目前市场上光电管型号少，导致本试验未能换用不同材料的光电管进行实验。

2．仪器还不够精致

四、实验教学目标

（一）知识与技能

研究光电效应的实验规律

（二）过程与方法

通过观察与分析，培养学生思维能力和依据实验事实分析、探索问题的能力

（三）情感、态度与价值观

激发学生学习物理的兴趣

五、实验教学内容

研究光电效应

六、实验原理

（一）电路图与实物图

（二）原理

利用电流传感器、电压传感器研究光电效应实验

七、实验教学过程

（一）没有光照光电管的情况下，给光电管加上正向电压，观察是否有光电流产生。

结论1:没有光照的情况下，增加电压也没有光电流产生

（二）用蓝光照射光电管，逐渐增大光电管上的正向电压，观察光电流的变化；改在光电管两端加上反向电压，逐渐增大反向电压，再次观察光电流的变化。

结论2:正向电压越大，光电流越大；反向电压越大，光电流越小；存在饱和光电流和遏止电压

（三）用蓝光照射光电管，以光电管所加电压为横坐标，以电流为纵坐标，研究光电流随所加电压变化的关系。

（四）在3的操作基础上，增大蓝光光强度，再次研究光电流随所加电压变化的关系。

两种不同强度蓝光对比图

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结论3: 入射光越强，饱和电流也越大；同种频率的入射光反向遏制电压相同，与光强度无关

（五）换用紫光再次完成3、4的操作。

三种不同色光对比图

结论4: 遏止电压与光的颜色（频率）有关

（六）改变光强、光照时间，研究用红外线照射光电管，观察能否产生光电效应。

结论5: 存在截止频率（极限波长）

八、研究的误差分析

爱因斯坦光电方程是在同种金属做阴极和阳极，且阳极很小的理想状态下导出的。实际上做阴极的金属逸出功比作阳极的金属逸出功小，所以实验中存在着如下问题: （一）暗电流和本底电流。当光电管阴极没有受到光线照射时也会产生电子流，称为暗电流。它是由电子的热运动和光电管管壳漏电等原因造成的。室内各种漫反射光射入光电管造成的光电流称为本底电流。暗电流和本底电流随着 K、A之间电压大小变化而变化。

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（二）阳极电流。制作光电管阴极时，阳极上也会被溅射有阴极材料，所以光入射到阳极上或由阴极反射到阳极上，阳极上也有光电子发射，就形成阳极电流。由于它们的存在，使得

I-U

曲线较理论曲线下移，如图所示。

（三）其他因素主要包括实验室的光照条件、温度、湿度、试验仪器的状态，如光电管长时间工作或是强光照射，阴极发射体容易疲劳，灵敏度会降低，从而影响实验的结果；移动光源时，注意光源与小孔位置，避免移动中晃动，影响到入射光强。用微机辅助实验时，由于微机对环境比较敏感，需保持周围环境安静，实验者做实验时需细心谨慎，养成良好的实验操作习惯。

九、研究的不足与后续研究的设想

（一）目前市场上光电管型号较少，本实验仅仅是研究了GD28这一种型号的光电管特性，实验未能换用不同材料的光电管进行实验。今后我将到市场上寻找不同材料的光电管，进行实验，丰富实验内容，增强实验说服力。

（二）本研究是对光电效应现象定性的实验分析，今后打算利用光电效应实验进行定量的分析与计算，得出教材上反向遏止电压与入射光频率关系图像（如图所示），求出普朗克常量。

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